作者：Zaid Salman，Intersil Industrial and Communications Power Group技術營銷經理

電源管理總線標準是全面數字化控制及管理供電系統(tǒng)的下一階段的發(fā)展方向。采用電源管理總線及電源管理總線裝置進行電源轉換，可提供傳統(tǒng)的模擬電源系統(tǒng)所無法比擬的靈活性，調控性及可觀測性。

何為電源管理總線？

電源管理總線是運用數字通信總線與電源轉換系統(tǒng)進行通信的標準協議。電源管理總線標準規(guī)范包括一個傳輸層（或物理層）及一種指令語言。傳輸層為電氣規(guī)范集，指令語言是用于通信的軟件指令集。電源管理系統(tǒng)的數字化控制及監(jiān)測并非一種新理念，但直到電源管理總線出現以前，并不存在可供集成電路及電源模塊供應商執(zhí)行的標準協議。

電源管理總線為不必支付版權稅的開放標準，其所有者為系統(tǒng)管理界面論壇。系統(tǒng)管理界面論壇的會員可免費使用所有電源管理總線規(guī)范。目前已有26個半導體及電源模塊制造商采用了電源管理總線，而采用電源管理總線的公司還在不斷增加。

電源管理總線規(guī)范及指令集

電源管理總線傳輸層的依據為Intel開發(fā)的系統(tǒng)管理總線標準。電源管理總線目前使用系統(tǒng)管理總線的1.1版本，并進行了部分擴展。電源管理總線的物理層包含系統(tǒng)管理總線層, 尋址及固定信號。系統(tǒng)管理總線為共享的總線，因此電源管理總線上的每一裝置必須有自己的地址。除了系統(tǒng)管理總線的信號外，電源管理總線裝置也具有固定信號，以便切斷獨立于系統(tǒng)管理總線物理層之外的信號。

電源管理總線標準的指令集定義了256個指令地址，其中77個為將來使用而預留，46個用于制造商專用指令及功能。其余的143個指令地址包括六組功能：配置，控制，狀態(tài)監(jiān)測，故障管理，數據存儲及管理。

配置指令用于針對目標應用而對電源總線管理裝置進行初始化和設定正確操作的功能?？刂浦噶钣糜趯σ呀浥渲猛戤叺难b置改變操作參數，以及根據系統(tǒng)的狀態(tài)而執(zhí)行任務。狀態(tài)監(jiān)測指令對系統(tǒng)的各種參數及情況進行報告。故障管理指令用于在故障發(fā)生之前，發(fā)生之中及發(fā)生之后，對系統(tǒng)進行管理。數據儲存及管理指令用于與電源管理總線集成電路及模塊的易失性及非易失性記憶進行界面連接。

制造商專用的指令可以是上述六組功能中的任何一組，指的是某一供應商所專用的電源管理總線裝置執(zhí)行中的指令。每一采用電源管理總線的集成電路或模塊供應商, 都可在自己的電源管理總線產品中使用制造商專用指令。

電源管理總線系統(tǒng)的結構

電源管理總線標準對某些類型的系統(tǒng)主機或總線主控器與電源管理總線電源轉換裝置之間的通信進行了定義。電源管理總線裝置指的是執(zhí)行電源管理總線標準的任何裝置，此裝置包括了隔離型交流/直流，隔離型的直流/直流以及非隔離型的直流/直流電源轉換的全部電源管理集成電路。甚至還可將電源管理總線標準應用于溫度傳感器及風扇控制器，因為它們也屬于電源管理的范疇。

系統(tǒng)主機可以是安裝于印刷電路板（PCB）上作為電源管理總線裝置的實體裝置，如現場可編程門陣列（FPGA），微處理器或通用的微控制器，也可以是處于系統(tǒng)外部的控制實體，如自動檢驗設備，甚至可以是臺式電腦中的控制軟件。能夠用于系統(tǒng)管理總線通信的任何物體均可用作電源管理總線系統(tǒng)的界面。

電源管理總線既非實施供電的標準， 如電壓調整模塊（VRM）或Intel移動電壓定位（IMVP）， 亦非用于電源共享或電壓追蹤/定序等功能的內部轉換通信標準。圖一為電源管理總線系統(tǒng)的基本結構。SMBDAT, SMBCLK及 SMBALRT信號均為電源管理總線標準的一部分，而GEN CTRL信號可用于任何控制，如接通或切斷信號。

電源管理總線的優(yōu)勢

電源管理總線為無須支付版權稅的開放式免費標準，可用于任何類型的電源轉換。實施電源管理總線的電源轉換系統(tǒng)，將比傳統(tǒng)的模擬電源系統(tǒng)擁有許多顯著的優(yōu)勢，如配置更加靈活，系統(tǒng)控制更為廣泛及準確， 監(jiān)測及遙感勘測更為詳細和精確，等。

配置簡便靈活

供電系統(tǒng)，例如非隔離型的直流/直流轉換，其多個功能參數必須經過配置方可滿足某一特殊應用的需要。最為基本的功能參數是輸出電壓設定點，工作頻率，以及過電流和過電壓的門檻。這些參數全部直接由應用的需要來確定。除此之外，根據執(zhí)行電源系統(tǒng)的集成電路的復雜程度還有一些其它的參數需要確定。這些其它參數包括，電源正常窗口界限，過電流故障處理模式，軟啟動斜坡率，相位延遲（在多電源集成電路同步的情況下），供電追蹤及定序模式。

使用模擬集成電路的傳統(tǒng)電源系統(tǒng)，采用電阻反饋來設定輸出電壓，采用電阻器或電容器或者是電阻器及電容器來設定工作頻率，采用電阻器來設定過電流保護門檻，而對于過電壓保護門檻，用戶可能會不作改動或無法改動。由于系統(tǒng)的功能參數是使用實體元件來設定的，因而需要為每一電源用戶設計不同的實體硬件。

然而，如果使用電源管理總線集成電路，只要將適當的電源管理總線指令發(fā)至電源轉換集成電路，便可設定上述參數。這意味著，可以使用軟件來對最終用戶的電源系統(tǒng)進行配置，從而實現快速更改，并將硬件的設計次數降至最少。

控制廣泛準確

通過軟件對電源系統(tǒng)進行配置可實現系統(tǒng)的動態(tài)變動。可快速更改上述的工作參數如輸出電壓設定點，工作頻率，電源正常窗口界限，故障處理模式，從而根據需求迅速變換供電系統(tǒng)。傳統(tǒng)的模擬供電系統(tǒng)無法實現這種復雜及動態(tài)的控制。

監(jiān)測及遙感勘測詳細精確

電源管理總線指令集包括可讀取及報告輸入和輸出電壓和電流、溫度、負載循環(huán)和頻率的功能，因而可準確及全面地控制供電系統(tǒng)中的許多，甚至幾乎是所有的工作因素。通過電源管理總線指令，電源轉換集成電路可與系統(tǒng)主機或總線總控器進行通信，并將系統(tǒng)的工作參數報告至系統(tǒng)，可根據供應的情況來捕捉及存儲數據。在一項新設計的測試及調試階段，由于這一功能可以充分地顯現供電系統(tǒng)的性能，因而更加有用。

Intersil的電源管理總線產品開發(fā)

市場上的電源管理總線標準及電源管理總線裝置為供電系統(tǒng)的發(fā)展及性能提高提供了引人注目的前景。Intersil在研制電源管理總線兼容的電源轉換產品中投入了巨資，并且是最早使用電源管理總線的廠商之一。Intersil參與了一些貼牌生產（OEM）及原始設計制造商（ODM）項目，以便確定非隔離型直流/直流轉換空間中的新一代電源管理總線轉換器。Intersil的電源管理總線開發(fā)路線圖中有多種電源管理總線產品，包括既使用模擬控制又使用數字控制的單相和多相直流/直流轉換器。

圖一：電源管理總線系統(tǒng)的基本結構